摇摆运动会产生附加的惯性力,作用于反应堆堆芯内的流体,使得流体的流动和传热特性发生改变。相比较圆形的通道,矩形通道的特点是布置紧凑、传热特性好,可满足核动力装置换热设备小型化的要求,但其流动阻力也相对较大。开展在摇摆条件下矩形通道内的热工流体特性实验,可以为海洋条件下核动力装置的安全设计和可靠运行提供数据支持和理论参考。本文主要对常温常压下摇摆条件下竖直向上矩形通道内两相流动阻力特性进行了实验研究,将两相流动按照不同的流型,分别研究其在竖直、倾斜和摇摆条件下的阻力特性变化。实验中的两相工质为空气和水,选取4个不同间隙的矩形通道用以比较不同通道的影响。为比较不同摇摆条件下的两相阻力特性,实验中选取的摇摆周期和振幅的范围分别是8s～16s和5°～30°。选取不同均相模型和分相模型对竖直条件下矩形通道内不同流型的摩擦压降进行了预测并验证,均相模型在窄通道范围中预测摩擦压降的效果较好,在宽通道范围中仅能用来计算泡状流和环状流的摩擦压降;分相流模型中,Lee-Lee模型的适用性最好。功率频谱分析压力波动的结果表明,摇摆参量对搅混流作用不明显,对其余稳态流型均有明显影响。摇摆条件下泡状流的阻力特性与空泡份额及截面上的局部参量变化有关。窄矩形通道限制了摇摆运动对泡状流摩擦压降的影响,随气相流量的增加,摩擦压降相应减少,其波动幅度也相应地略有减少;摇摆振幅的增加能够扩大矩形通道中摩擦压降的波动范围,且其影响程度比摇摆周期更大;实验中得到了用于预测不同矩形通道摩擦压降的经验关系式,预测值与实验值符合程度较好。沿通道方向上,摇摆对气液滑移产生周期性的作用,引起阻力的周期性变化。摇摆对泡状流在管道截面上的影响较小,可以忽略。摇摆运动对泡状流的阻力特性的影响程度取决于摇摆参数(摇摆周期和摇摆振幅)、气液的流速和矩形通道的尺寸。对摇摆条件下弹状流阻力特性的研究主要通过建立阻力模型的方法。根据实验结果,给出泰勒泡段、液弹段的气液相速度以及空泡份额的计算方法,以及弹状流单元的空泡份额和长度份额,据此给出摇摆条件下弹状流单元的阻力特性预测,预测值在窄矩形通道中适用性较好,分析了在宽通道适用性稍差的原因并提出了改进意见。摇摆条件下的环状流的阻力特性与环状流的空泡份额和液膜厚度有关。首先对竖直和倾斜状态下的环状流的空泡份额与液膜厚度两个参量进行分析,基于已有的模型尝试给出竖直条件下矩形通道内环状流模型预测,考虑到液膜厚度的不均匀性和两侧壁面剪切力的不一致性,模型预测得到的压力变化与实验结果符合度较好。基于均相思想对摇摆条件下影响矩形通道环状流阻力特性的参量进行了归纳,根据实验数据给出摇摆条件下矩形通道内环状流阻力特性的预测,验证效果良好。